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摘要：為了廠解箱形截面鋼筋混凝土雙向壓彎剪構件在反復扭矩下的受扭性能，本文通過六個葙形裁面鋼筋混凝土試件雙向壓彎剪作用下的受扭性能試驗，觀察廠葙形裁面鋼筋混凝土雙向壓彎剪構件在反復扭矩作用下的裂縫發展規律及破壞特征，研宄了鋼筋應變規律，井討論軸藍出和相對偏心距這兩個參數對構件受扭性能的彬響，為工程設計提供了依據。...

箱形截面鋼筋混凝土復合受扭構件受扭性能試驗研究

李志軍    史慶軒

(1．西安工業大學建筑工程系710032西安；2．西安建筑科技大學)

1、引言

    在實際工程中，承受純扭作用的構件幾乎是沒有的。絕大多數鋼筋混凝土構件往往同時承受壓、彎、剪、扭中的一種或幾種荷載。日前國內外對于矩形截面鋼筋混凝土雙向壓彎剪構件受扭作用的問題已經進行了相對深入的研究，而對于箱形截面鋼筋混凝土雙向壓彎剪構件反復扭矩下的受扭性能研究在國內還不夠充分。因此，合理提出箱形截面鋼筋混凝土雙向壓彎剪構件反復扭矩下的受扭承載力設計方法，是工程中亟待解決的、且難度較大的課題。本文在鋼筋混凝土復臺受扭國內外研究現狀[1-6]的基礎上，對箱形截面鋼笳混凝土雙向壓彎剪構件反復扭矩下的受扭性能進行了相應的試驗研究，從而為合理設計此類構件提供了依據。

2、試驗概況

    試件采用總長為740ram、中間試驗段長度為580turn、柱截面為250 x250mm2的方柱，取壁厚t=60mm．基礎外形尺寸為350 x450 x800ram3�；炷�土設計強度為C30；縱筋4Φ16，箍筋φ6.5@70，箍筋護層厚為l5ram。

  試驗是在自制的加載裝置(圖1)上進行。試驗時，先將軸壓力利水平剪力—次加到設計值，并在試驗過程中保持不變，然斤逐級施加扭矩。扭矩是由兩個規格相同的雙向千斤頂施加。加載制度采用變力變位移綜合加載制度：在構什達到屈服前按等增量扭矩控制，每級循環二次，屈服之后按等增量扭角控制，每級也循環三次。

    試驗研究參數及變化范圍為：保持剪跨比L／H。0.2、0.9不變。正反復扭矩作用下，當壁厚t=60m時，軸壓比L／F。0.2、0.3、0.4不變，相對偏心距分別e0／hO j0.2、0.3、0.4。

3、試驗結果及分析

    3.1裂縫發展規律及破壞特征

    圖2為構件反復受扭破壞時的裂縫圖。構件施加反復扭矩后，首批裂縫出現于某個循環的剪應力相加面兼彎曲受拉面(④面)的中部；當施加同級反向扭矩時，反向裂縫也山現在此時的剪應力相加面兼彎曲受拉面(③面)的中部。在構件屈服前，卸載后裂縫基本閉合，反向荷載作用時，宏觀上觀察不到正向裂縫的存在：當構件屈服后，裂縫發展迅速，卸載后裂縫不能完全閉合，施加反向荷載后裂縫表面出現交義的網狀裂縫。隨著荷載的繼續循環，各面均形成交義的網狀裂縫，而且各面裂縫均與其相鄰面的裂縫相貫通。在加載后期，各面上斜裂縫間混凝土均有起皮和脫落現象。此時構件的變形急劇增加，當峰值荷載下降到其值的0.85倍時定義為構件破壞。

    3.2縱筋應變分析

    施加扭矩前，由于軸向壓力和彎矩的存在，使縱筋已經受力。①面和②面的相交縱筋為壓應變，其余三個角部縱筋受力狀態隨軸壓比和偏心距的變化而不同，可能受壓也可能受拉。

    圖3為反復扭矩下彎曲受拉面(z—5)和受壓面(z—_7)的縱筋應變。由圖可見，扭矩作用初期幾個循環中，應變——扭矩在初始應變附近呈直線循環。構件開裂后，縱筋拉應變迅速增長，偏離初始應變，應變——扭矩不再是直線關系，卸載到扭矩為零時，縱筋應變不再回到原來的初始應變，產生了一定的殘余應變，對構件施加正反向扭矩均使縱筋應力增大，卸載后應力減小，所以在正反向扭矩作用下，縱筋應變——翱矩圖形成蝴蝶狀滯回環。破壞時彎曲受拉面的縱筋一般能達到或接近受拉屈服，而彎曲受壓面 t的縱筋，由于施加扭矩前壓應變較大，所以構件破壞時拉應變很小。

    3.3箍筋應變分析

    反復扭矩作用下的箍筋應變圖與圖3類似，也呈蝴蝶狀滯回環，構件后期循環中，四個面箍筋均屈服。在交變扭矩作用下，交替處于剪應力相加減面的兩個面，由于反向加載時，應變發展不同，所以滯回環相對應變軸不對稱。

    3.4開裂扭矩TCR的影響因素分析

    為了消除截面實際尺寸和混凝土實際標號差異的影響，對開裂扭矩選用無量綱參數T／FT／F，w，T，表示[4-6]，其中f,w．為素混凝土扭矩。

如圖4所示．在同一軸壓比下，開裂扭矩隨相對偏心距的增加而降低。其主要原因是：相對偏心距的增加意味著剪力的增加，而斜裂縫是由扭矩和剪力各自產生的剪應力以及軸壓力產生軸壓應力相疊加而形成的主拉應力達到混凝土的抗拉強度而產生，剪應力的增加使主拉應力增加，從而使開裂扭矩降低。而由圖6可見開裂扭矩與軸壓比的關系不太明顯。

4、結論

    本文通過6個箱形截面鋼筋混凝土雙向壓彎剪試件反復受扭下的受扭性能能試驗，研究了此類構件在反復扭矩下的裂縫發展規律、破壞特征以及鋼筋應變規律等方面的性能，討論了軸壓比、相對偏心距參數變化對此類構件受扭性能的影響，主要結論如下：

    4.1初始裂縫一般出現在剪應力相加面兼彎曲受拉面的中部。破壞時各個面的裂縫呈螺旋狀貫通。

    4.2試件的開裂扭矩隨相對偏心距的增大而降低。

    4.3試件的初始剮度隨相對偏心的增加而降低，但并不是簡單的線性關系。

    4.4破壞時彎曲璺拉面的縱筋一般能達到或接近受拉屈服而彎曲受壓面的縱筋破壞時拉應變很小。破壞時四個面箍筋均屈服。

參考文獻

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（本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核）

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